本发明专利技术涉及一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀，包括连接短节、电气短节、储液短节、液控短节和滑套短节，中间部分为全通径，作业时通过套管接箍与套管连接后作为固井套管的组成部分安装于井下，通过低频电磁波与地面设备实现无线通信，完成作业指令和数据收发，通过电气和液压控制开启或关闭开关阀，开关过程无需外部辅助，开关次数不受限制，分段级数不受限制，既可作为压裂工具实现储层改造，也可作为生产工具实现生产监测与控制，只需一次下入即可完成上述任务。本发明专利技术所述的施工方法有效简化压裂及生产过程，缩短作业时间，节约施工成本，是一种新的油气开发工艺。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油天然气开发设备领域，特别是一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀及其施工方法。
技术介绍
随着勘探开发的深入，页岩气、致密气储层进入规模开发阶段，水平井分段压裂和体积压裂等大规模压裂方式已逐渐成为油气田开发的主体技术，现有的分段压裂技术主要有：裸眼封隔器+滑套分段压裂技术、可钻式桥塞分段压裂技术、大通径桥塞分段压裂技术、双封单压分段压裂技术、水力喷射分段压裂技术，但其都有一定局限性。裸眼封隔器+滑套技术由于需要不同级差球和球座配合实现开启滑套，无法实现全通径，分段级数受限；可钻式桥塞虽可进行无限级大规模压裂，但作业周期长，成本高；大通径桥塞分段压裂技术保持了井眼大通径、无需钻磨，但仍不能实现井眼的全通径；双封单压分段压裂技术需拖动管柱，需带压作业配合，操作复杂，施工周期长；水力喷射分段压裂技术由于喷孔耐磨抗冲蚀能力有限加之节流压差大，故施工段数受限、作业周期长、施工规模受限。目前，在油田开发过程中各级储层的产能各有不同，常规的完井技术和工具难以实现各级储层的生产控制，会出现水气锥进等问题。同时，随着油田开采的年份增加，很多油田逐渐进入高含水时期，导致油层性质差距大，常规的调剖解堵技术不能维持高含水井的正常生产要求。在此背景下，智能完井技术的发展愈发迅速，它可以实现分层开采、分井眼开采，在不关井的状态下控制不同层位或不同井眼的开采速度，提高整体生产效益。智能开关阀是智能完井中的关键工具，其主要用途是开启、关闭或节流一个或多个储层，通过调整储层间的压力、流体流速等，实现调剖解堵、生产控制、生产工艺调整等功能。因此研制一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀就有了意义。现有的技术中，中国专利“套管无限级分段压裂方法”，公布号CN104929603A，公布日期20150923，该专利利用连续管拖动可重复座封解封工具依次对各级进行坐封，通过环空打压开启滑套，进行加砂压裂。该方法需要利用辅助工具，操作复杂，作业时间长。中国专利“可开关分层压裂固井滑套及其施工方法”，公布号CN1044612647A，公布日期20150513，该专利先通过连续油管在各储层下压多段压裂工具设置的底部封隔器，使底部封隔器坐封在上中心管中，再通过连续油管或环空打压开启压裂滑套。该方法不使用球座，通过全通径增加了滑套的使用级数，但连续油管的使用使得级数仍然受限，同时作业流程复杂、时间长。中国专利“一种水平井无限级分段改造方法”，公布号CN103437747A，公布日期20131211，该专利通过投入信号发射器将控制信号传递至井下滑套，通过动力机构推动活塞形成球座，投球后打压实现压裂作业。该方法使用球座，按级数顺序实现压裂作业，形成的球座无法恢复，投入的球无法回收，增加了后期作业难度。中国专利“一种蓄能器驱动的石油完井用滑套开关”，公布号CN105019862A，公布日期20151104，该专利通过在多孔焊接件中的多个储气孔中储存具有一定压力的气体作为液控回路的动力源，通过在多孔焊接件中的多个储油孔和回油孔作为传压介质的液压源，通过液控回路中的阀件组合换向，实现滑套的开启和关闭。该方法使用蓄能器简化了机械结构，但因蓄能器的体积限制和开关机制的影响，其开关次数受限；有限的开关次数使得该完井用滑套开关功能单一，工作时容错率低。中国专利“液压滑套”，公布号CN102278091A，公布日期20131218，该专利通过液压管线向预设的两个液压通道中依次打压，液压油推动滑套实现滑套的开启和关闭，完成某一储层生产通道的开启、关闭或节流，从而实现生产控制。该方法所使用的液压管线难以实现多级安装和控制，施工规模受限；该方法使用时需在压裂作业完成后再将工具下入指定储层，作业周期长、成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀及其施工方法，随固井管柱下入多级智能开关阀至人工井底，再通过低频电磁波实现地面和各级智能开关阀之间的无线通信，收发作业指令和资料，通过电气和液压控制系统驱动智能开关阀开启和关闭，通过温度压力传感器测得的温度、压力数值数据为压裂时压裂液压力值设定做参考，完成各级储层的压裂和产能标定作业，同时在生产过程中根据温度压力传感器的监测数据和油气产层的其它数据来控制智能开关阀完成开启、关闭或节流动作，实现调剖解堵、生产监测和控制、生产工艺调整。从而有效解决现有分段压裂技术存在的作业周期长、作业成本高、分段级数受限等突出问题；有效解决常规的调剖解堵技术不能维持高含水井的正常生产的突出问题；实现储层的无限级大规模分段压裂改造、生产监测与控制。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀，包括连接短节、电气短节、储液短节、液控短节和滑套短节，所述连接短节包括左接箍接头、左端盖、右端盖和右接箍接头，左端盖设置于左接箍接头的右侧，右端盖设置于右接箍接头的左侧，所述电气短节包括安装支架、电气接头、电气内壁和通用外壁，电气内壁同轴套装于通用外壁内，电气内壁的左端与左接箍接头的右端内表面通过螺纹配合连接，左端盖配合安装在电气内壁的左侧，且左端盖的左端面与左接箍接头的右端面紧密贴合，通用外壁的左端与左端盖的外表面通过螺纹配合连接，电气接头配合安装在通用外壁内，电气接头的左端与电气内壁的右端通过螺纹配合连接，左端盖、通用外壁、电气接头和电气内壁形成环状腔体，安装支架安装在该环状腔体内，安装支架的外侧表面上开设有多条沟槽，沟槽内安装有电路板、天线和锂电池，安装支架的右侧端面还开设有用于布设锂电池电源线和电路板数据线的安装支架线缆通道，电气接头上沿轴向开设有电气接头线缆通道，电气接头的中部内壁上还安装有温度压力传感器，温度压力传感器与电路板电连接，所述储液短节包括储液接头、储液内壁和通用外壁，储液接头配合安装在通用外壁内，储液内壁同轴套装于通用外壁内，储液内壁的左端与电气接头的右端通过螺纹配合连接，右端与储液接头的左端通过螺纹配合连接，电气接头、储液内壁、储液接头和通用外壁形成储油环空，储液接头上沿轴线方向开设有多个储液接头线缆通道和多个储液接头液压油通道，储液接头液压油通道与储油环空连通，所述液控短节包括液控接头、液控内壁和通用外壁，液控内壁同轴套装于通用外壁内，液控内壁的左端与储液接头的右端通过螺纹配合连接，液控接头的左端内外表面分别与液控内壁和通用外壁通过螺纹配合连接，储液接头、通用外壁、液控接头和液控内壁形成环状腔体，在该环状腔体内安装有液压控制系统，液控接头上沿轴向方向开设有多个第一液压通道液控短节段和多个第二液压通道液控短节段，储液接头液压油通道分别与第一液压通道液控短节段和第二液压通道液控短节段连通，所述滑套短节包括滑套外壁、滑套内壁和内滑套，滑套外壁的左端与液控接头的右端外表面通过螺纹配合连接，右端与右端盖的左端外表面通过螺纹配合连接，滑套内壁的左端与液控接头的右端内表面通过螺纹配合连接，右端与右接箍接头的左端内表面通过螺纹配合连接，右端盖的右端面与右接箍接头的左端面紧密贴合，内滑套滑动安装在滑套外壁与滑套内壁之间，滑套外壁的侧壁中部设置有多个滑套外壁压裂液出口，内滑套的侧壁中部设置有多个内滑套压裂液出口，滑套内壁的侧壁中部设本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀，其特征在于：包括连接短节、电气短节、储液短节、液控短节和滑套短节，所述连接短节包括左接箍接头（1）、左端盖（2）、右端盖（8）和右接箍接头（9），左端盖（2）设置于左接箍接头（1）的右侧，右端盖（8）设置于右接箍接头（9）的左侧，所述电气短节包括安装支架（3）、电气接头（4）、电气内壁（15）和通用外壁（14），电气内壁（15）同轴套装于通用外壁（14）内，电气内壁（15）的左端与左接箍接头（1）的右端内表面通过螺纹配合连接，左端盖（2）配合安装在电气内壁（15）的左侧，且左端盖（2）的左端面与左接箍接头（1）的右端面紧密贴合，通用外壁（14）的左端与左端盖（2）的外表面通过螺纹配合连接，电气接头（4）配合安装在通用外壁（14）内，电气接头（4）的左端与电气内壁（15）的右端通过螺纹配合连接，左端盖（2）、通用外壁（14）、电气接头（4）和电气内壁（15）形成环状腔体，安装支架（3）安装在该环状腔体内，安装支架（3）的外侧表面上开设有多条沟槽，沟槽内安装有电路板（301）、天线（302）和锂电池（303），安装支架（3）的右侧端面还开设有用于布设锂电池电源线和电路板数据线的安装支架线缆通道（304），电气接头（4）上沿轴向开设有电气接头线缆通道（401），电气接头（4）的中部内壁上还安装有温度压力传感器（402），温度压力传感器（402）与电路板（301）电连接，所述储液短节包括储液接头（5）、储液内壁（13）和通用外壁（14），储液接头（5）配合安装在通用外壁（14）内，储液内壁（13）同轴套装于通用外壁（14）内，储液内壁（13）的左端与电气接头（4）的右端通过螺纹配合连接，右端与储液接头（5）的左端通过螺纹配合连接，电气接头（4）、储液内壁（13）、储液接头（5）和通用外壁（14）形成储油环空（901），储液接头（5）上沿轴线方向开设有多个储液接头线缆通道（501）和多个储液接头液压油通道（502），储液接头液压油通道（502）与储油环空（901）连通，所述液控短节包括液控接头（6）、液控内壁（12）和通用外壁（14），液控内壁（12）同轴套装于通用外壁（14）内，液控内壁（12）的左端与储液接头（5）的右端通过螺纹配合连接，液控接头（6）的左端内外表面分别与液控内壁（12）和通用外壁（14）通过螺纹配合连接，储液接头（5）、通用外壁（14）、液控接头（6）和液控内壁（12）形成环状腔体，在该环状腔体内安装有液压控制系统，液控接头（6）上沿轴向方向开设有多个第一液压通道液控短节段（601）和多个第二液压通道液控短节段（602），储液接头液压油通道（502）分别与第一液压通道液控短节段（601）和第二液压通道液控短节段（602）连通，所述滑套短节包括滑套外壁（10）、滑套内壁（11）和内滑套（7），滑套外壁（10）的左端与液控接头（6）的右端外表面通过螺纹配合连接，右端与右端盖（8）的左端外表面通过螺纹配合连接，滑套内壁（11）的左端与液控接头（6）的右端内表面通过螺纹配合连接，右端与右接箍接头（9）的左端内表面通过螺纹配合连接，右端盖（8）的右端面与右接箍接头（9）的左端面紧密贴合，内滑套（7）滑动安装在滑套外壁（10）与滑套内壁（11）之间，滑套外壁（10）的侧壁中部设置有多个滑套外壁压裂液出口（704），内滑套（7）的侧壁中部设置有多个内滑套压裂液出口（701），滑套内壁（11）的侧壁中部设置有多个滑套内壁压裂液出口（703），压裂时，滑套内壁压裂液出口（703）、内滑套压裂液出口（701）和滑套外壁压裂液出口（704）对齐，滑套外壁（10）上沿轴向开设有第二液压通道滑套外壁段（804），液控接头（6）、滑套外壁（10）、内滑套（7）和滑套内壁（11）围合形成第一液压腔，第一液压通道液控短节段（601）与第一液压腔连通，右端盖（8）、滑套外壁（10）、内滑套（7）和滑套内壁（11）围合形成第二液压腔，第二液压通道液控短节段（602）通过第二液压通道滑套外壁段（804）与第二液压腔连通。...
【技术特征摘要】
1.一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀，其特征在于：包括连接短节、电气短节、储液短节、液控短节和滑套短节，所述连接短节包括左接箍接头（1）、左端盖（2）、右端盖（8）和右接箍接头（9），左端盖（2）设置于左接箍接头（1）的右侧，右端盖（8）设置于右接箍接头（9）的左侧，所述电气短节包括安装支架（3）、电气接头（4）、电气内壁（15）和通用外壁（14），电气内壁（15）同轴套装于通用外壁（14）内，电气内壁（15）的左端与左接箍接头（1）的右端内表面通过螺纹配合连接，左端盖（2）配合安装在电气内壁（15）的左侧，且左端盖（2）的左端面与左接箍接头（1）的右端面紧密贴合，通用外壁（14）的左端与左端盖（2）的外表面通过螺纹配合连接，电气接头（4）配合安装在通用外壁（14）内，电气接头（4）的左端与电气内壁（15）的右端通过螺纹配合连接，左端盖（2）、通用外壁（14）、电气接头（4）和电气内壁（15）形成环状腔体，安装支架（3）安装在该环状腔体内，安装支架（3）的外侧表面上开设有多条沟槽，沟槽内安装有电路板（301）、天线（302）和锂电池（303），安装支架（3）的右侧端面还开设有用于布设锂电池电源线和电路板数据线的安装支架线缆通道（304），电气接头（4）上沿轴向开设有电气接头线缆通道（401），电气接头（4）的中部内壁上还安装有温度压力传感器（402），温度压力传感器（402）与电路板（301）电连接，所述储液短节包括储液接头（5）、储液内壁（13）和通用外壁（14），储液接头（5）配合安装在通用外壁（14）内，储液内壁（13）同轴套装于通用外壁（14）内，储液内壁（13）的左端与电气接头（4）的右端通过螺纹配合连接，右端与储液接头（5）的左端通过螺纹配合连接，电气接头（4）、储液内壁（13）、储液接头（5）和通用外壁（14）形成储油环空（901），储液接头（5）上沿轴线方向开设有多个储液接头线缆通道（501）和多个储液接头液压油通道（502），储液接头液压油通道（502）与储油环空（901）连通，所述液控短节包括液控接头（6）、液控内壁（12）和通用外壁（14），液控内壁（12）同轴套装于通用外壁（14）内，液控内壁（12）的左端与储液接头（5）的右端通过螺纹配合连接，液控接头（6）的左端内外表面分别与液控内壁（12）和通用外壁（14）通过螺纹配合连接，储液接头（5）、通用外壁（14）、液控接头（6）和液控内壁（12）形成环状腔体，在该环状腔体内安装有液压控制系统，液控接头（6）上沿轴向方向开设有多个第一液压通道液控短节段（601）和多个第二液压通道液控短节段（602），储液接头液压油通道（502）分别与第一液压通道液控短节段（601）和第二液压通道液控短节段（602）连通，所述滑套短节包括滑套外壁（10）、滑套内壁（11）和内滑套（7），滑套外壁（10）的左端与液控接头（6）的右端外表面通过螺纹配合连接，右端与右端盖（8）的左端外表面通过螺纹配合连接，滑套内壁（11）的左端与液控接头（6）的右端内表面通过螺纹配合连接，右端与右接箍接头（9）的左端内表面通过螺纹配合连接，右端盖（8）的右端面与右接箍接头（9）的左端面紧密贴合，内滑套（7）滑动安装在滑套外壁（10）与滑套内壁（11）之间，滑套外壁（10）的侧壁中部设置有多个滑套外壁压裂液出口（704），内滑套（7）的侧壁中部设置有多个内滑套压裂液出口（701），滑套内壁（11）的侧壁中部设置有多个滑套内壁压裂液出口（703），压裂时，滑套内壁压裂液出口（703）、内滑套压裂液出口（701）和滑套外壁压裂液出口（704）对齐，滑套外壁（10）上沿轴向开设有第二液压通道滑套外壁段（804），液控接...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱海燕，郑威，刘清友，陈贵，杨亚强，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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